تشير النجوم آكلة الكواكب إلى المصير النهائي للأرض

عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.

تم نشر هذه المقالة أصلا في إيوس. ساهم المنشور بالمقال في موقع Space.com أصوات الخبراء: افتتاحية ورؤى.

شمسنا في منتصف حياتها تقريبًا، مما يعني أرض هو كذلك. بعد أن يستنفد النجم وقوده النووي الهيدروجيني، يتوسع قطره أكثر من مائة ضعف، مما يبتلع أي كواكب سيئة الحظ في مدارات قريبة. هذا اليوم هو ما لا يقل عن 5 مليارات سنة من عمرنا النظام الشمسي, لكن العلماء رصدوا معاينة محتملة لمصير عالمنا.

باستخدام البيانات من مرصد TESS (القمر الصناعي العابر لمسح الكواكب الخارجية).علماء الفلك إدوارد براينت من جامعة وارويك و فنسنت فان ايلين من جامعة كوليدج لندن قارنوا الأنظمة مع النجوم في التسلسل الرئيسي لحياتهم – دمج الهيدروجين، مثل الشمس – مع نجوم ما بعد التسلسل الرئيسي الأقرب إلى نهاية حياتهم، سواء مع الكواكب أو بدونها.

“لقد رأينا أن هذه الكواكب أصبحت نادرة [as stars age]”، قال براينت. وبعبارة أخرى، تختفي الكواكب مع تقدم نجومها المضيفة في السن. توضح المقارنة بين الأنظمة الكوكبية والنجوم الأصغر سنًا والأكبر سنًا أن هذا التناقض لا ينبع من حقيقة أن الكواكب لم تكن موجودة في المقام الأول: فالنجوم القديمة تشعر بالجوع فحسب.

وأوضح براينت: “نحن واثقون إلى حد ما من أن ذلك ليس بسبب تأثير التكوين، لأننا لا نرى اختلافات كبيرة في الكتلة و [chemical composition] من هذه النجوم مقابل مجموعات نجوم التسلسل الرئيسي.”

إن الابتلاع الكامل ليس هو الطريقة الوحيدة التي تستطيع بها النجوم العملاقة طمس الكواكب. أثناء نموها، تمارس النجوم العملاقة أيضًا قوى مد وجزر أكبر بشكل متزايد على أقمارها الصناعية، مما يؤدي إلى اضمحلال مداراتها، وتجريدها من غلافها الجوي، ويمكن حتى أن تمزقها تمامًا. من المحتمل أن يكون جانب الانحلال المداري قابلاً للقياس، وهذا هو التأثير الذي أخذه براينت وفان إيلين في الاعتبار في نموذجهما لكيفية موت الكواكب.

وقال براينت: “نحن ننظر إلى مدى انتشار الكواكب حول أنواع مختلفة من النجوم، مع عدد الكواكب لكل نجم”. حدد براينت وفان إيلين 456,941 نجمًا من نجوم التسلسل ما بعد الرئيسي في بيانات TESS، ومن بين تلك النجوم، وجدوا 130 كوكبًا وكواكب مرشحة ذات مدارات قريبة. “الكسر [of stars with planets] ينخفض ​​بشكل ملحوظ بالنسبة لجميع النجوم والكواكب ذات الفترة الأقصر، وهو ما يتماشى إلى حد كبير مع تنبؤات النظرية القائلة بأن اضمحلال المد والجزر يصبح قويًا جدًا مع تطور هذه النجوم.

يستخدم علماء الفلك TESS للعثور على الكواكب الخارجية من خلال البحث عن تضاؤل ​​الضوء أثناء مرورها أمام نجومها المضيفة، وهو كسوف مصغر يُعرف باسم “الكسوف الشمسي”. عبور. كما هو الحال مع أي طريقة للكشف عن الكواكب الخارجية، فإن عمليات العبور هي الأنسب للكواكب الكبيرة بحجم المشتري والتي تدور في مدارات صغيرة نسبيًا تدوم أقل من نصف سنة أرضية، وأحيانًا كثيراً أقل. لذا فإن هذه الأنظمة الشمسية لا تشبه أنظمةنا كثيرًا في هذا الصدد. تطرح دراسة الكواكب التي تدور حول نجوم ما بعد التسلسل الرئيسي تحديات إضافية.

وقال براينت: “إذا كان لديك كوكب بنفس الحجم ولكن نجمًا أكبر، فلديك عبور أصغر”. “وهذا يجعل من الصعب العثور على هذه الأنظمة لأن الإشارات أقل عمقا بكثير.”

ومع ذلك، على الرغم من أن النجوم الموجودة في بيانات العينة لها مساحة سطحية أكبر بكثير، إلا أنها قابلة للمقارنة من حيث الكتلة بالشمس، وهذا هو الأمر الأكثر أهمية، كما قال الباحثون. فالنجم الذي له نفس كتلة الشمس سيمر بنفس مراحل الحياة ويموت بنفس الطريقة، وهذا التشابه هو ما يساعد في الكشف عن مستقبل نظامنا الشمسي.

“العمليات التي تحدث بمجرد تطور النجم [past main sequence] يمكن أن يخبرنا عن التفاعل بين الكواكب والنجم المضيف”. سابين ريفيرتعالم فلك في جامعة هايدلبرغ ولم يشارك في الدراسة. “لم نشهد قط هذا النوع من الاختلاف في معدلات حدوث الكواكب بين الكواكب [main sequence] والعمالقة من قبل لأنه لم يكن لدينا ما يكفي من الكواكب لرؤية هذا الاختلاف إحصائيًا من قبل. إنه نهج واعد للغاية.”

الكواكب: جزء من وجبة إفطار نجمية متوازنة

يعد علم الكواكب الخارجية أحد أكبر نجاحات علم الفلك في العصر الحديث: منذ اكتشاف أول كوكب خارج المجموعة الشمسية قبل 30 عامًا، أكد علماء الفلك أكثر من 6000 الكواكب وحددت العديد من المرشحين لملاحظات المتابعة. وفي الوقت نفسه، يمكن أن يكون العمل صعبًا عندما يتعلق الأمر بالكواكب التي تدور حول نجوم ما بعد التسلسل الرئيسي.

أحد الجوانب الصعبة في هذا العمل يتعلق بعمر النجوم، التي تشكلت قبل شمسنا بمليارات السنين. النجوم الأقدم لديها وفرة أقل من العناصر الكيميائية الأثقل من الهيليوم، وهو مقياس يسميه علماء الفلك “المعدنية“لقد وجدت الملاحظات وجود علاقة بين ارتفاع المعادن ووفرة الكواكب الخارجية.

وقال ريفيرت: “إن اختلافًا بسيطًا في المعدن… يمكن أن يضاعف معدل الحدوث”، مشددًا على أن الاستنتاجات العامة من المقالة ستظل صحيحة ولكن التفاصيل ستحتاج إلى تحسين باستخدام بيانات معدنية أفضل.

إن الملاحظات المستقبلية لقياس المعدنية باستخدام الأطياف، إلى جانب كتلة النجم والكوكب، من شأنها تحسين النموذج. بالإضافة إلى ذلك، وكالة الفضاء الأوروبية‘s مهمة أفلاطونومن المقرر إطلاقه في ديسمبر 2026، وسيضيف المزيد من البيانات الحساسة إلى ملاحظات TESS.

لا يزال مصير الأرض الناري بعيدًا في المستقبل، لكن الباحثين خطوا خطوة كبيرة نحو فهم كيف يمكن للنجوم المحتضرة أن تأكل كواكبها. ومع المزيد من بيانات TESS وPlato، قد نتمكن من إلقاء نظرة خاطفة على التغيرات المدارية الدقيقة التي تشير إلى وجود كوكب يتجه نحو الهلاك – وهي نهاية قاتمة لذلك العالم ولكنها اكتشاف رائع لفهمنا للتطور المشترك للكواكب ونجومها المضيفة.